Platinum ha establecido un nuevo "estándar de oro" en joyería, y ahora está a punto de mejorar la calidad de su agua.

A medida que el tratamiento de aguas residuales para la reutilización potable (bebible) se convierte en una opción más viable y popular para abordar la escasez de agua, la cuestión de qué subproductos dañinos podrían formarse en el tratamiento y cómo abordarlos cobra gran importancia. Se sabe que un grupo de estos químicos, los aldehídos, persisten obstinadamente durante el tratamiento. Tóxicos para los humanos, los aldehídos estarán en la parte superior de la lista de subproductos regulados en las próximas regulaciones de reutilización, según creen los investigadores de la USC, y requieren una metodología sostenible para eliminarlos de nuestra agua potable.

En una investigación publicada en Environmental Science &Technology , los investigadores de la Escuela de Ingeniería Viterbi de la USC introducen el platino para ayudar a limpiar incluso las toxinas más persistentes de las aguas residuales. El platino, el mismo metal que se usa en los convertidores catalíticos para limpiar los contaminantes del aire en los escapes de los automóviles, puede servir como catalizador, dijo Dan McCurry, profesor asistente de ingeniería civil y ambiental, acelerando la oxidación para transformar los aldehídos que alguna vez fueron tóxicos en ácidos carboxílicos inofensivos.

Cuando se reciclan las aguas residuales, dijo McCurry, el agua resultante es "muy pura, pero no 100 por ciento pura. Todavía hay una pequeña cantidad de carbono orgánico detectable y estos átomos de carbono podrían estar unidos a moléculas que son muy tóxicas o completamente inocentes". Esto ha dejado perpleja a la gente durante años, dijo, particularmente porque el carbono puede atravesar tantas capas de tratamiento y barreras.

Un estudio realizado por el investigador de UC Berkeley, David Sedlak, reveló que "entre un tercio y la mitad" de estas moléculas están presentes en forma de aldehídos, dijo McCurry. Los aldehídos son compuestos químicos caracterizados por un átomo de carbono que comparte un enlace doble con un átomo de oxígeno, un enlace simple con un átomo de hidrógeno y un enlace simple con otro átomo o grupo de átomos. También son generalmente tóxicos para los humanos, lo que significa que su consumo a largo plazo podría provocar una variedad de enfermedades crónicas y potencialmente mortales, como el cáncer.

La oxidación catalítica de contaminantes orgánicos en el agua, sin electroquímica, adición de químicos oxidantes aceptores de electrones o fotoquímica, no se ha demostrado de manera sostenible hasta la fecha, dijo McCurry. Hasta ahora.

Una solución para un problema inminente

McCurry recordó haber aprendido acerca de los oxidantes utilizados para sintetizar moléculas en un curso de química orgánica que tomó cuando era estudiante de posgrado en la Universidad de Stanford. "El TA estaba revisando una lista de oxidantes utilizados por químicos sintéticos y los catalizadores de platino me llamaron la atención. No solo es uno de los pocos oxidantes que no es tóxico, sino que puede utilizar el oxígeno en el agua para catalizar una reacción abióticamente ( sin el uso de microbios)."

"Fue realmente emocionante para mí", dijo McCurry, "porque siempre ha sido frustrante en el tratamiento del agua que el agua esté llena de oxígeno, pero en realidad no hace nada".

Hay alrededor de ocho miligramos por litro de oxígeno disuelto en el agua, dijo McCurry. Si bien es un oxidante potente desde una perspectiva termodinámica, dijo McCurry, la reacción es lenta. Con platino, el proceso se acelera. Durante un tiempo, McCurry y su equipo de investigadores utilizaron platino para oxidar diferentes productos farmacéuticos a modo de experimentación.

"Sabíamos que podíamos oxidar ciertas cosas, pero no teníamos en mente una aplicación clara para este catalizador", dijo McCurry. En última instancia, su esperanza era encontrar una aplicación impactante para su trabajo. Finalmente, después de un año de experimentar, se le ocurrió la idea mientras volvía a casa en bicicleta desde el campus de Stanford. "¿Qué pasaría si pudiéramos usar platino en el tratamiento del agua para oxidar los contaminantes?" él dijo. "Ocurriría esencialmente de forma gratuita, y debido a que el oxígeno ya está en el agua, es lo más cerca que podría estar de una oxidación libre de químicos".

McCurry reconoce que el platino es caro, pero también señala que el costo, como el del convertidor catalítico de un automóvil, es relativo. "Su automóvil probablemente tenga entre uno y 10 gramos de platino. La cantidad no es trivial. Si es lo suficientemente barato para instalar un Honda Civic, probablemente sea lo suficientemente barato para instalar una planta de tratamiento de agua", dijo McCurry.

El avance, dijo McCurry, no es tan relevante para la mayoría de las plantas de reutilización de agua existentes, ya que muchas de ellas favorecen la "reutilización potable indirecta". Aquí es donde, una vez que se completan todos los procesos de tratamiento y reciclaje de agua, el agua se bombea de nuevo al suelo, por lo que esencialmente están creando agua subterránea nueva. "Una vez que estén en el suelo, es probable que algún microbio se coma los aldehídos y el agua se limpie de esa manera", dijo.

"Pero cada vez más personas hablan de reutilización potable directa", dijo, "donde estamos hablando de un circuito de agua cerrado en el que el agua va de la planta de tratamiento de aguas residuales a la planta de reutilización y luego a una planta de agua potable o directamente a el sistema de distribución en hogares y negocios".

En estos casos, los aldehídos podrían llegar potencialmente a los consumidores, dijo McCurry. Si bien actualmente no están regulados, McCurry sospecha que la presencia de aldehídos en las aguas residuales recicladas pronto atraerá la atención de los reguladores. "Este es el problema para el que no sabíamos que teníamos una solución, pero ahora sabemos que este catalizador, que habíamos estado usando para oxidar productos farmacéuticos al azar por diversión, funciona muy bien en la oxidación de aldehídos y permitiría reutilizar agua potable directamente para cumplir con las futuras pautas regulatorias y estándares de seguridad", dijo.

El equipo realizó un experimento preliminar utilizando platino en reactores por lotes con unos pocos galones de agua. Los experimentos fueron exitosos, pero McCurry dice que para que esto alcance un nivel de producción en masa, sería necesario realizar investigaciones adicionales sobre cuánto tiempo permanece activo el catalizador. El equipo también está investigando cómo regenerar potencialmente el catalizador. McCurry dice que también será importante probar el sistema con agua más sucia, que puede ensuciar el catalizador y hacerlo menos efectivo.

El proceso, para el cual el equipo tiene una patente pendiente, buscará ser más sostenible que los métodos alternativos que podrían requerir la introducción de productos químicos y energía adicionales, dijo McCurry. + Explora más

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